水电如何帮助电网获得更多的风能和太阳能

 
国际能源机构(International Energy Agency)的白皮书详细介绍了水力发电如何帮助缓解风能和太阳能在电网资源组合中的全球增加。 Argonne的Audun Botterud提供了他作为合著者的专业知识。
随着世界增加风力涡轮机和太阳能电池板领域以产生更多清洁能源，电网运营商正在寻找方法来消除可再生能源带来的变化。在寻求提高灵活性的同时，国际能源署(IEA)发出了类似的提醒：不要忘记水力发电。
水电是当今最大的可再生电力来源之一，可以帮助平衡风能和太阳能发电场波动的输出。为了解释这种潜力，IEA最近发布了一系列有关评估水电服务的白皮书，其中概述了它们在不断发展的能源系统中的潜在作用。该论文组建了一个由国际专家组成的团队，其中包括美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的能源系统工程师Audun Botterud。
他说：“在试图更好地理解这些不断发展的电力系统和市场时，我们研究了在向更清洁的电力供应过渡中可以发挥什么作用。”
对于电网运营商而言，充分利用风能和太阳能可能是一个挑战，因为他们必须考虑到何时太阳不发光且风向低。这种灵活性的范围从毫秒到几年。
Botterud说：“很难预测在任何给定的时间点将从这些资源中获得多少收益。” Botterud分析了过去15年中可再生能源在电力系统和电力市场中的整合情况。 “这导致需要可以补偿的灵活资源。”
水力发电设施以水的形式存储能量，该能量被保存在水库中，然后释放给旋转涡轮机。 Botterud说，由于水力发电蕴藏着大量易于控制的能源，因此可以很好地补充可变的可再生能源。
不同国家目前对这种灵活性的需求各不相同。例如，在巴西，印度和中国，风能和太阳能尚未对整个电网产生重大影响，水力发电可以帮助平衡电力系统的短期变化。在丹麦，爱尔兰和南澳大利亚州，这种需求更加迫切，因为能源系统越来越依赖于天气多变性，在这些地区也需要长期的灵活性。在这些情况下，水力发电可能特别有价值。
博特鲁德说：“大坝可以按季节储存能量。” “将其与只能存储几个小时的电池进行比较。系统中需要两种类型的存储。”
为了获得这种可预测的，强大的清洁能源容量，未来几年中一些地方将需要建设更多的水电容量。在其他地方，现有的水电资源可能需要升级的设备，增加的维护，更密集的监控以及额外的传输能力，以将电力传输到需要的地方。电力市场也将需要改变。
Botterud说：“大多数地区的市场都是围绕基于化石燃料发电的传统资源组合来设计的。” “在某种程度上，我们将需要重新考虑电力系统中资源的价值。如今，对灵活性的要求越来越高，因此，我们应确保对水电等柔性资源进行相应的补偿。”
Botterud是Argonne，Lawrence Berkeley国家实验室和其他机构的几位研究人员之一，他们致力于分析和改善可再生能源在电网上的集成。 IEA的另一份水电白皮书将于2020年晚些时候发布，该白皮书重点关注与水电和灵活性相关的电力市场问题。
Botterud说，随着可变的可再生能源在未来几十年的增长，许多不同的技术可以为电网注入更多的灵活性。 “电池受到了广泛的关注，天然气也受到了广泛关注。水力发电不应该被遗弃，因为它已经是一种巨大的资源，而且是一种灵活的资源。”